面向電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能及態(tài)勢分析

薛文婷，王寧，李揚(yáng)，陳亮，黃俊樺，楊雪蓮

摘 ?要： 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的專業(yè)網(wǎng)管運(yùn)行性能及態(tài)勢分析研究，旨在為電力通信網(wǎng)提供運(yùn)維支撐。通過分析大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的理論研究和系統(tǒng)應(yīng)用價值，構(gòu)建專業(yè)網(wǎng)管運(yùn)行性能及態(tài)勢分析的研究方向和預(yù)期目標(biāo)。圍繞性能數(shù)據(jù)自動監(jiān)視與性能數(shù)據(jù)分析應(yīng)用兩個方面展開研究，基于性能大數(shù)據(jù)對SDH網(wǎng)元相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視，并實現(xiàn)通信網(wǎng)可靠性分析和故障輔助處置。實踐結(jié)果表明，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可直觀量化展示電力通信網(wǎng)性能態(tài)勢的分析結(jié)果，實現(xiàn)智能監(jiān)控、狀態(tài)檢修、輔助決策等運(yùn)維支撐功能，提高電力通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞： 電力通信網(wǎng);專業(yè)網(wǎng)管;大數(shù)據(jù);態(tài)勢分析;故障定位及處理

中圖分類號： TP302.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.12.038

本文著錄格式：薛文婷，王寧，李揚(yáng)，等. 面向電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能及態(tài)勢分析[J]. 軟件，2019，40（12）：171173

Operating Performance and Situation Analysis of Power Communication Network

XUE Wen-ting*， WANG Ning， LI Yang， CHEN Liang， HUANG Jun-hua， YANG Xue-lian

（State Grid Information & Telecommunication Branch， Beijing 100761， China）

【Abstract】： The operation performance and situation analysis of professional network management based on big data technology aims at providing operation and maintenance support for power communication network. By analyzing the theoretical and application value of big data technology in power communication network， the research direction and expected goals of professional network management are constructed. The research mainly focuses on automatic monitoring and analysis of performance data. Based on big data technology， the monitoring of SDH network elements related indicator， reliability analysis and fault assistant disposal have been realized. Practical results show that the big data technology can display the analysis results of power communication network performance situation visually and quantitatively， while realizing the operation and maintenance supports such as intelligent monitoring， condition maintenance and assistant decision-makings， which improve the safe and stable operation ability of power communication network.

【Key words】： Power communication network; Professional network management; Big data; Situation analysis; Fault location and disposal

0 ?引言

電力通信網(wǎng)是構(gòu)建統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)和企業(yè)信息化的基礎(chǔ)支撐，為整個電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)調(diào)度、自動化、繼電保護(hù)、安全自動控制、電力市場交易以及企業(yè)信息化等提供安全的信息傳輸通道，它的優(yōu)質(zhì)化管理是整個電網(wǎng)保持順暢的關(guān)鍵[1-2]。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、移動終端等現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的全面升級已成必然[3]。近年來，隨著國家電網(wǎng)公司信息通信調(diào)度集約化的實施，信息通信網(wǎng)絡(luò)及其承載的業(yè)務(wù)系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大、設(shè)備類別快速增多、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、業(yè)務(wù)數(shù)量不斷增長，對信息通信的管理水平提出了更高要求，不再只局限于第一時間發(fā)現(xiàn)和解決已上報的告警和故障，把控整張電力通信網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，主動發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)及分析系統(tǒng)運(yùn)行態(tài)勢成為電力通信網(wǎng)調(diào)度運(yùn)維的趨勢[4-5]。

對電力通信行業(yè)大數(shù)據(jù)分析的探索，開展基于專業(yè)網(wǎng)管的大數(shù)據(jù)分析研究，以期通過基于專業(yè)網(wǎng)管的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究，實現(xiàn)對電力通信光傳輸SDH網(wǎng)的配置、性能數(shù)據(jù)提取分析，以圖表等直觀量化的形式展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能態(tài)勢的更多有意義的分析結(jié)果，實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的智能監(jiān)視、狀態(tài)檢修、輔助決策等。有助于以有限的人力獲得更安全穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，從而全面提升通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平，特別是隨著調(diào)度集約化工作的持續(xù)深入開展，網(wǎng)管集中監(jiān)視和運(yùn)維已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。

進(jìn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)的運(yùn)維支撐應(yīng)用研究，研制電力通信傳輸網(wǎng)設(shè)備性能態(tài)勢分析工具，實現(xiàn)底層流量到上層業(yè)務(wù)的全面監(jiān)測。

1 ?性能態(tài)勢分析研究價值

本文重點(diǎn)是進(jìn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)的運(yùn)維支撐應(yīng)用研究，構(gòu)建規(guī)范化的大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法，研制電力通信傳輸網(wǎng)設(shè)備性能態(tài)勢分析工具，完成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)和通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)底層流量到上層業(yè)務(wù)的全面監(jiān)測;建立電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量指標(biāo)體系，研究基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢分析、性能趨勢分析、故障預(yù)警分析等智能化分析技術(shù)，研發(fā)基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢分析和趨勢分析輔助工具，提高風(fēng)險預(yù)警與防范水平;進(jìn)而研發(fā)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)智能分析系統(tǒng)，確保電力通信運(yùn)行方式安全可靠運(yùn)行。

其研究價值包括理論研究價值及系統(tǒng)應(yīng)用價值兩個方面，具體如下：

1.1 ?理論研究價值

（1）提高多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)度、準(zhǔn)確性和完備性，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）提高對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行趨勢的預(yù)見能力，提升電力通信網(wǎng)的安全可靠性。

1.2 ?系統(tǒng)應(yīng)用價值

（1）通過研究實現(xiàn)電力通信網(wǎng)性能態(tài)勢，可實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動監(jiān)視和分析，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量由定性分析向定量分析的轉(zhuǎn)變，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的精細(xì)化水平。

（2）可有效支撐運(yùn)維人員及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行瓶頸、風(fēng)險和缺陷，為通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、系統(tǒng)改造和設(shè)備大修提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)，提高對通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量劣化的風(fēng)險預(yù)警能力。

2 ?性能態(tài)勢分析研究內(nèi)容

2.1 ?性能數(shù)據(jù)自動監(jiān)視

性能態(tài)勢分析以及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)反映網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行現(xiàn)狀及進(jìn)行前瞻性預(yù)測，用于系統(tǒng)可靠性分析、運(yùn)行態(tài)勢預(yù)估與實踐應(yīng)用，主動發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而將問題解決在故障發(fā)生前的“主動式監(jiān)控”能力的要求日益緊迫突出，提高通信監(jiān)控的智能化水平[6-7]。

自動監(jiān)視監(jiān)視SDH網(wǎng)元的重要指標(biāo)，分為三類：光模塊收發(fā)光功率、誤碼、板卡溫度，并根據(jù)一定的規(guī)則升級為性能告警。

（1）網(wǎng)元光模塊收發(fā)光功率曲線監(jiān)視

系統(tǒng)自動記錄設(shè)備網(wǎng)元光模塊的收發(fā)光功率，形成功率曲線變化圖，直觀體現(xiàn)光模塊收發(fā)光性能劣化情況。通過設(shè)置預(yù)警門限閥值，當(dāng)收發(fā)光功率超出門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷收發(fā)光模塊故障、光纜故障或尾纖故障，開展?fàn)顟B(tài)檢修，為用戶及時調(diào)整光功率和排查隱患提供有效的參考。

（2）設(shè)備誤碼監(jiān)視

系統(tǒng)自動記錄設(shè)備端口誤碼（誤碼秒、嚴(yán)重誤碼秒、不可用秒）情況，形成誤碼曲線變化圖，直觀體現(xiàn)板卡、端口性能劣化情況。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重誤碼，系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警，檢修人員可以據(jù)此開展?fàn)顟B(tài)檢修，為用戶排查隱患提供有效的參考。

（3）板卡溫度監(jiān)視

系統(tǒng)自動記錄板卡溫度情況，形成溫度曲線變化圖，直觀體現(xiàn)光板卡溫度情況。通過設(shè)置預(yù)警門限閥值，當(dāng)溫度超出門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷收外部環(huán)境惡劣、動力環(huán)境故障或板卡故障，開展?fàn)顟B(tài)檢修，為用戶及時排查隱患提供有效的參考。

2.2 ?性能數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

（1）分析網(wǎng)絡(luò)可靠性

系統(tǒng)提取網(wǎng)管中的網(wǎng)元配置信息、拓?fù)溥B接信息，基于光模塊收發(fā)光功率性能數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡(luò)中光路的衰耗情況，設(shè)定可靠性梯度范圍，以拓?fù)鋱D形式體現(xiàn)整網(wǎng)傳輸能力可靠性，準(zhǔn)確診斷評估全網(wǎng)狀態(tài)，實現(xiàn)提前檢修，通過獲取大量通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，分析識別影響電力通信網(wǎng)安全與可靠性的關(guān)鍵因素，建立電力通信網(wǎng)風(fēng)險評估指標(biāo)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警[8-9]。

（2）基于性能數(shù)據(jù)的故障處置分析

基于性能數(shù)據(jù)的故障處置分析分兩步走，形成對故障處置的有力支撐：

第一步：故障輔助定位分析

通過告警數(shù)據(jù)可以判斷網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生了故障，但是判斷故障點(diǎn)位置的故障定位過程中告警數(shù)據(jù)是往往不夠的，需要分析判斷光路兩端的光功率、誤碼等主要性能指標(biāo)，分析定位是設(shè)備問題還是中間光纜問題等。

第二步：故障處理有效性復(fù)核

對設(shè)備板卡、端口、光纜中斷等故障現(xiàn)場人員對網(wǎng)絡(luò)修復(fù)后，伴隨的告警可能會清除，但不能以告警的清除作為唯一的依據(jù)判斷故障消缺工作是否竣工[10]。需要復(fù)核故障設(shè)備或光纜相關(guān)聯(lián)的設(shè)備通信質(zhì)量是否良好，如光纜熔接后是否存在光衰嚴(yán)重等現(xiàn)象。因此需要借助性能分析判斷網(wǎng)絡(luò)故障處理工作質(zhì)量。

3 ?主要實踐結(jié)果

3.1 ?基于網(wǎng)元多態(tài)式監(jiān)測的狀態(tài)檢修

實現(xiàn)基于網(wǎng)元多態(tài)式監(jiān)測的狀態(tài)檢修及自動核查，提升對通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量劣化的風(fēng)險的評估方法及預(yù)警能力，具體應(yīng)用包括：

（1）根據(jù)網(wǎng)元功率曲線開展?fàn)顟B(tài)檢修：

系統(tǒng)自動記錄設(shè)備網(wǎng)元光模塊的收發(fā)光功率，形成功率曲線變化圖，設(shè)置門限閥值，當(dāng)功率超過門限值或功率變化超過門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷收發(fā)光模塊故障、光纜故障或尾纖故障，開展?fàn)顟B(tài)檢修。

（2）根據(jù)網(wǎng)元誤碼開展?fàn)顟B(tài)狀態(tài)檢修：

系統(tǒng)自動記錄設(shè)備端口誤碼（誤碼秒、嚴(yán)重誤碼秒、不可用秒）性能數(shù)據(jù)，形成誤碼曲線變化圖，。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重誤碼，系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警，檢修人員可以據(jù)此判斷板卡故障，開展?fàn)顟B(tài)檢修。

（3）根據(jù)網(wǎng)元溫度曲線開展?fàn)顟B(tài)檢修：

系統(tǒng)自動記錄設(shè)備網(wǎng)元的溫度，形成溫度曲線變化圖，設(shè)置門限閥值，當(dāng)溫度超過門限值或溫度變化超過門限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警，檢修人員可以據(jù)此判斷網(wǎng)元板卡故障、風(fēng)扇故障或空調(diào)失效，開展?fàn)顟B(tài)檢修。

3.2 ?基于網(wǎng)元多態(tài)式監(jiān)測的狀態(tài)檢修

實現(xiàn)性能數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，提高對電力通信網(wǎng)的運(yùn)維情況進(jìn)行專題綜合分析能力，具體應(yīng)用包括：

（1）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可靠性評估：

通過傳輸段兩端光口收發(fā)光功率及光迅的性能數(shù)據(jù)做光功率衰耗分析，并在拓?fù)鋱D、通道路由圖呈現(xiàn)傳輸段的光功率衰耗情況，完成網(wǎng)絡(luò)可靠性可視化呈現(xiàn)。結(jié)合設(shè)備配置信息，對設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行評估，分析網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)。

（2）實現(xiàn)性能輔助故障解決：

通過分析故障關(guān)聯(lián)的歷史及當(dāng)前性能數(shù)據(jù)，分析查看告警設(shè)備及相關(guān)設(shè)備性能性能指標(biāo)及性能劣化趨勢，輔助判斷故障發(fā)生位置[11];施工人員修復(fù)故障后，通過下發(fā)采集指令采集某資源的性能數(shù)據(jù)，分析查看告警設(shè)備及相關(guān)聯(lián)設(shè)備性能指標(biāo)判斷故障處理工作質(zhì)量，及時、準(zhǔn)確掌握故障解除情況。

4 ?結(jié)論

電力通信傳輸網(wǎng)性能態(tài)勢分析研究是基于大數(shù)據(jù)的電力通信傳輸網(wǎng)性能態(tài)勢分析的基礎(chǔ)，基于對電力通信網(wǎng)絡(luò)及其網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)研及分析，重點(diǎn)開展了海量數(shù)據(jù)預(yù)處理、設(shè)備性能態(tài)勢分析方法等關(guān)鍵技術(shù)理論研究，提高了對電力通信網(wǎng)的運(yùn)維情況進(jìn)行專題綜合分析的能力。

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